TWIP鋼激光焊接接頭組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、作為一種孿晶誘導(dǎo)塑性鋼，TWIP(Twinning Induced Plasticity)鋼具有較高的抗拉強(qiáng)度(～600MPa)、較高的伸長(zhǎng)率(＞60％)和較高的能量吸收能力。因此，使用TWIP鋼作為汽車鋼板具有其他高強(qiáng)鋼不具備的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為近年來汽車用鋼的一個(gè)方向。國(guó)內(nèi)外科研人員近年來越來越重視TWIP鋼的研究，隨著TWIP鋼的生產(chǎn)逐漸形成產(chǎn)業(yè)化，目前汽車車身覆蓋件和汽車結(jié)構(gòu)件等汽車用零部件終將被TWIP鋼所取代。
　　激光焊

2、接具有能量高、焊縫小、焊接速度快和母材受熱作用小等優(yōu)點(diǎn)。考慮到激光焊接應(yīng)用與TWIP鋼的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，本文分別對(duì)1mm和3mm兩種不同厚度的TWIP鋼母材和激光焊接接頭的組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究，通過對(duì)TWIP鋼母材和激光焊接接頭進(jìn)行顯微組織觀察、化學(xué)成分測(cè)定，X射線衍射試驗(yàn)、顯微硬度測(cè)試、沖擊試驗(yàn)、靜力學(xué)拉伸試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)，得出以下主要結(jié)論:
　　1)TWIP鋼薄板母材組織為單一奧氏體，熱影響區(qū)不明顯，靠近熔合線的位置形成了柱狀晶，在

3、焊縫中心處形成了等軸晶。能譜分析表明TWIP鋼母材和激光焊接接頭中都沒有新元素出現(xiàn)，在焊接過程中，部分Mn元素和Si元素發(fā)生蒸發(fā)和燒損。經(jīng)過X射線衍射分析，激光焊后無新相產(chǎn)生。與母材相比，激光焊接接頭的衍射峰有一些右移，X射線衍射峰強(qiáng)度有一定程度的減弱。
　　2)1mm厚TWIP鋼薄板母材和焊接接頭的抗拉強(qiáng)度分別為580MPa和465MPa，伸長(zhǎng)率分別為63.5％和55％，強(qiáng)塑積分別達(dá)到36830 MPa·％和25575 MPa·

4、％。母材和焊接接頭的拉伸斷口均為韌性斷裂。激光焊接接頭水平方向的硬度曲線呈“馬鞍狀”分布，在深度方向上，硬度曲線呈“U”形走勢(shì)。在疲勞試驗(yàn)中，1mm厚TWIP鋼薄板母材和焊接接頭在循環(huán)次數(shù)N=5×106周次時(shí)對(duì)應(yīng)的疲勞壽命分別為211.1MPa和119.1MPa。TWIP鋼的疲勞斷口SEM圖像中可觀察到大量的疲勞條紋、二次裂紋和韌窩，具有準(zhǔn)解理斷裂的特征。
　　3)3mm厚TWIP鋼母材和焊接接頭的抗拉強(qiáng)度分別為564.2MPa和

5、605MPa，伸長(zhǎng)率分別為62.7％和50％，強(qiáng)塑積分別達(dá)到37632.1MPa·％和30260MPa·％。母材和焊接接頭都為韌性斷裂。TWIP鋼焊接接頭試件沖擊韌性低子母材，且隨著溫度的降低而降低。在-117℃到-196℃，焊接接頭易發(fā)生冷脆現(xiàn)象。在-117℃到25℃的范圍內(nèi)，母材和焊接接頭沖擊斷口都為韌性斷裂，在-117℃到-196℃，母材仍是韌性斷裂，而焊接接頭發(fā)生脆性斷裂。在N=5×106周次時(shí)，3mm厚TWIP鋼母材和焊接接頭